Курсовой проект режущий инструмент - Фасонный резец и Комплект протяжек

Содержание

Введение

Задание на курсовой проект

1 Проектирование фасонных резцов

1.1 Краткие теоретические сведения

1.2 Постановка задачи

1.3 Подготовка исходных данных

1.4 Алгоритмы проектирования фасонных резцов

1.8 Расчет резца

2 Проектирование червячной фрезы для шлицевого вала

2.1 Теоретические сведения

2.1.1 Общие сведения о системе

2.1.2 Главное меню

2.1.3 Организация в системе диалога с пользователем

2.1.4 Настройка расчета и проверки параметров фрез

2.1.5 Начало и порядок проектирования фрез

2.1.6 Начало проектирования

2.1.7 Задание начальных данных

2.1.8 Расчет профиля

2.1.9 Расчет конструкции

2.1.10 Получение документации

2.1.11 Расчет конструкции фрезы для всех видов червячных фрез

2.1.12 Получение документации

2.1.13 Расчет профиля червячных зуборезных фрез для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем

2.1.14 Расчет профиля червячных фрез для нарезания валов с прямоточным (и эвольвентным) профилем зубьев, расположенных параллельно оси шлицевого соединения

2.1.15 Расчет профиля червячных фрез для звездочек

2.1.16 Расчет червячных фрез для деталей с нестандартным профилем. Острошлицевые валы

2.1.17 Пример проектирования червячной фрезы для зубчатого колеса

2.1.18 Пример проектирования червячной фрезы для шлицевого вала

2.1.19 Создание документации

3.1 Общие положения

2.2 Результаты расчета профиля фрезы

(Прямоточный шлицевый вал, серия шлицев - средняя)

2.2 Результаты расчета профиля фрезы

(Прямоточный шлицевый вал, серия шлицев - средняя)

3 Проектирование дисковой фасонной фрезы

3.1 Общие положения

3.2 Общие сведения об инструментах

3.3 Структура инструментальной оснастки для автоматизированного машиностроения

3.4 Инструмент для станков с ЧПУ и ГАП

3.5 Задание

3.6 Теоретические сведения

3.7 Последовательность расчета дисковых фасонных фрез для обработки винтовых спиральных сверл

3.8 Построение профиля фасонной фрезы

3.9 Расчет дисковой фасонной фрезы

4 Проектирование комплекта протяжек

4.1 Общие сведения о протягивании

4.2 Расчет комплекта протяжек

4.3 Оптимизация протяжного блока

4.4 Эксплуатация протяжек

Список литературу

Приложение

Введение

Целью данной работы является конструирование и расчет инструмента для обработки металла резанием.

Расчет профиля конструктивных элементов режущего инструмента производится с помощью ЭВМ. В ходе данной работы решается как прямая, так и обратная задача проектирования инструмента. Предложено спроектировать круглый фасонный резец и дисковую канавочную фрезу для обработки канавок сверла, червячную фрезу для обработки шлицевого вала и комплект протяжек.

Расчет фасонного резца, червячной фрезы для обработки шлицевого вала и дисковой фасоночной фрезы производится на персональном компьютере. После расчета и ввода исходных данных на их основах разрабатываются чертежи на выше указанные инструменты.

Комплект протяжек разрабатывается вручную, после чего производится расчет в Microsoft Office Exell 2007.

Программы и методики составил Василий Павлович Прокопьев.

Расчет червячной фрезы для обработки шлицевого вала производится на специализированном продукте КОМПАС 8PLUS

Выполнение данной работы позволяет получить знания по проектированию режущего инструмента, новые практические данные работы с ЭВМ при решении конкретной задачи.

Главное меню

Сразу после запуска, на экране появляется основное окно приложения. Основное окно разделено на два поля, содержащих главное меню и панель инструментов.

Главное меню системы является стандартным средством управления работой системы. Для ускорения работы, некоторые элементы меню дублируются на панели инструментов. Выбор элементов меню осуществляется с помощью мыши или клавиатуры.

Панель инструментов служит для быстрого вызова команд. Каждой кнопке на панели инструментов соответствует один из элементов главного меню.

Организация в системе диалога с пользователем.

Диалог организован исходя из следующих требований:

1. В одном окне реализовано решение одного элемента конструкции или

размещение данных, которые объединяются в одну подзадачу

(взаимосвязанные меж собой формулами соотношений);

2. Поля ввода данных обязательно сопровождаются всплывающим окном с

пояснительной информацией (название параметра, минимальные и

максимальные допустимые значения);

3. Тексты, выделенные синим цветом сопровождаются пояснительной

информацией, не сопровождаемые - черным цветом;

4. Использованы по возможности чертежи с простановкой на них размеров.

Например, выбирая класс точности фрезы, подведя курсор мыши к

обозначению класса "А" появится желтое окно с справочной информацией из

стандарта.

Редактируя значения величины заднего угла при вершине, подводя курсор мыши к прямоугольной рамке, появится желтое окно с минимальным и максимальным допустимым значением. Тут же рассчитывается и проверяется задний угол на боковой стороне (значение величины выделено синим цветом). Подведя курсор мыши к значению величины появится желтое окно с минимальными допустимыми значениями этого угла.

Настройка расчета и проверки параметров фрез.

Из главного меню выберите Параметры / Червячные фрезы... . Система предложит настроить значения следующих коэффициентов влияющих на расчет и выполнения заданных условий: коэффициент соотношения посадочного диаметра и опасного сечения, коэффициент соотношения высоты и ширины зуба фрезы. Для прямобочных шлицевых валов дается возможность выбора коэффициента величины допуска размеров вала.

Рекомендации. Коэффициент соотношения высоты и ширины зуба 0,5 -крупные модули, 0,75 - малые модули, коэффициент соотношения посадочного диаметра и опасного сечения 0.25 - зубчатые колеса, 0,3 - 0,35 - шлицы и звездочки, коэффициент величины допуска - 0,5 для чистовых фрез с малыми допусками на ширину шлица, 0,25 для черновых с большой величиной допуска.

Начало и порядок проектирования фрез.

Из главного меню выберите необходимый проект или щелкните мышкой на соответствующей пиктограмме. Перед проектированием система запросит указать рабочий каталог и имя файла результатов. Файл результатов будет

содержать все заданные и рассчитанные данные, которые будут заноситься в шаблоны документации.

Процес проектирования состоит из следующих этапов:

- задание начальных данных;

- определение параметров фрезы из стандартов;

- расчет геометрии зубьев;

- расчет конструкторских размеров фрезы;

- создание документации;

- проверка профиля фрезы, (модуль КЗ)

В случаи проектирования нестандартных деталей (острошлицевой вал) добовляется этап графического проектирования профиля фрезы по профилю детали в модуле КЗ.

Начало проектирования

- Создайте на диске каталог C:Test для выполнения упражнений.

- Запустите САПРФРЕЗ.

- Из главного меню выберите Проект/Червячные фрезы для.. ./Шлицевых валов

- На запрос системы выберите каталог C:Test и наберите имя файла результатов. (Для данного примера - file_002 ).

- Нажмите кнопку Сохранить.

Задание начальных данных

- В окне "Параметры фрезы" задайте следующие параметры:

1. Фреза для вала - средней серии .

2. Класс точности - А.

3. Номинальный размер серии - 8x52x60 .

- Нажмите кнопку Принять.

- В окне "Параметры шлицевого вала" задайте следующие параметры:

1. Центрирование по... - d, исполнение А .

2. Толщина шлица - 10 (0;0.1) ; внешний диаметр - 60(0;0.1).

3. Внутрений диаметр - 52 (0.2;0) ; фаска - 0.4 (0.2;0).

4. Минимальная длина плошадки, а - 2.4 .

- Нажмите кнопку Принять.

- В окне "Прямолинейный участок профиля " задайте следующие параметры:

1. Принимаем: - шаг профиля.

2. Шаг профиля , tn - 23 мм.

- Нажмите кнопку Принять.

Расчет профиля

- В окне "Первый метод проверки " выведены основные параметры профиля.

- Нажмите кнопку Принять. Система выполнит проверку по второму методу и представит результаты.

- В окне "Толщина зуба фрезы " щелкните по свободному квадрату и система запросит параметр высоты.

- В окне "Высота " укажите величину высоты hx от нач. линии - 2 мм. Нажмите кнопку Принять.

- После получения результата толщины зуба нажмите кнопку Дальше.

В окне "Профиль фрезы " нажмите кнопку Принять.

- В окне "Углы зубьев " нажмите кнопку Принять.

Расчет конструкции

- В окне "Геометрия зубьев " задайте следующие параметры:

1. Величина затылования зуба - 5 .

2. Величина двойного затылования - 6.5.

3. Высота зуба фрезы - 14.5 .

- Нажмите кнопку Принять. Система выполнила проверочный расчет и в случаи недостаточной величины опасного сечения предложила 3 варианта: угол канавок принять 0°, уменьшить диаметр посадочного отверстия или поменять параметры.

- В окне "Шпоночный паз " нажмите кнопку Принять.

- В окне "Конструктивные размеры " измените длину посадочного отверстия 23 на 25.

- Нажмите кнопку Конец расчетов.

- На запрос номера фрезы задайте номер 00002.

- Нажмите кнопку Принять.

Получение документации

- Из главного меню выберите Документация/Создать документацию. - На запрос системы выберите каталог C:Test и выберите файл результатов file_002.rzl.

- Нажмите кнопку Открыть. Подождите , после создания документации система выдаст сообщение "Документация создана".

- После создания документации в каталоге C:Test будет находится текстовый файл shb2.txt (открывается любым текстовым редактором) и графические файлы: fsh.cdw и fsh.cdw ; ознакомьтесь с созданной документацией.

- Например, из главного меню САПРа ФРЕЗ выберите Документация/Текстовый редактор и откройте файл shb2.txt. Из главного меню САПРа ФРЕЗ выберите Проект/Выход и просмотрите созданные чертежи в среде КОМПАС-ГРАФИК (файлы fsh.cdw и fsh.cdw).

Расчет конструкции фрезы для всех видов червячных фрез.

Передний угол выбирается в зависимости от условий работы: для чистовых фрез 0°, для черновых фрез 5°...10°.

Задний угол на вершине зубьев выбирается таким, чтобы обеспечивалась минимальная величина заднего бокового угла фрезы.

Параметры геометрии зубьев взаимосвязаны. Например при изменении коэффициента затылования одновременно пересчитывается коэффициент дополнительного затылования и глубина канавки. Также анализируется пропорция высоты и толщины зуба. Величина пропорции задается в настройках системы.

Получение документации.

Из файла результатов и шаблонов (файлы shbl.txt, shbll.txt, shb2.txt, shb3.txt, shb4.txt, txt_pr.txt, FKl.cdw, FK21.cdw, FK22.cdw, FK3.cdw, FK41.cdw, FK42.cdw, FN.cdw, FSH.cdw, FSHl.cdw, FSH2.cdw, FZ.cdw в каталоге .../SAPRFR/DOC/...) будет создан текстовый (*.txt) и графический (*.cdw) файл документации.

Из главного меню выберите Документация/Создать документацию.

- На запрос системы выберите файл результатов *.rzl.

Нажмите кнопку Открыть. Подождите , после создания документации система выдаст сообщение "Документация создана".

- После создания документации в каталоге будет находиться текстовый файл

*.txt (открывается любым текстовым редактором) и графический файл *.cdw;

ознакомтесь с созданной документацией.

Например из главного меню САПРа ФРЕЗ выберите Документация/Текстовый редактор и откройте файл *.txt. Из главного меню САПРа ФРЕЗ выберите Проект/Выход и просмотрите созданные чертежи в среде КОМПАС-ГРАФИК (*.cdw).

- Сохраните чертеж.

В случаи необходимости адаптации шаблонов для условий предприятия используйте текстовый редактор (шаблоны *.txt) и графический редактор КОМПАС-ГРАФИК (шаблоны *.cdw).

Расчет профиля червячных зуборезных фрез для

Цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем.

Червячная фреза для нарезания колес с эвольвентным профилем является теоретически правильной, если она выполнена на основе червяка с эвольвентным профилем витков в сечении, перпендикулярном его оси.

В окне "Параметры зубчатого колеса" задаются основные исходные параметры. В случае проектирования фрезы с модификацией дополнительные

параметры задаются в окне "Модификация профиля под шевингование". В окне "Начальные данные фрезы" задаются основные параметры фрезы. Радиальный зазор обычно равен 0.25т.

После задания всех параметров переходим к расчету профиля и конструктивных размеров фрезы.

Выводятся основные размеры профиля и предоставляется возможность, при необходимости, сразу уточнить величины радиусов скругления впадин и вершин профиля.

Под эскизом выводятся новые параметры в случаи уменьшенного профиля фрезы.

Фланкирование профиля фрезы должно обеспечить срезание головки зуба колеса в заданных пределах. Оптимальные величины срезания находятся в каждом конкретном случае опытным путем, но обычно размеры срезания для шестерен модулей от 2 до 6 мм, подлежащих шевингованию, принимаются в пределах: высота - f=0.5...0.8 мм , ширина - q=0.1...0.3мм.

Расчет профиля червячных фрез для нарезания валов с прямобочным (и эвольвентным) профилем зубьев, расположенных параллельно оси шлицевого соединения.

Основные размеры шлицевых соединений регламентированы ГОСТом 113980, который предусматривает три серии соединений - легкую, среднюю и тяжелую.

Профиль фрезы может быть определен аналитически, графически и графо аналитически. Графический метод реализован с использованием системы КЗ. Его рекомендовано использовать при получении профиля для нестандартных деталей (остро шлицевые валы и др.) или нестандартных профилей шлицевых валов (с неравномерным припуском под шлифование), а также для проверки аналитического расчета. Для стандартных профилей шлицевых валов рекомендовано использовать аналитический метод. Графоаналитический метод предполагает комбинацию аналитического расчета с графическими построениями

Задаются все данные фрезы в зависимости от параметров шлицевого вала. Для стандартных серий вала величины ZxdxD выбираются из ряда, а для нестандартного задаются отдельно. Класс точности А и В для чистовых фрез, С для черновых фрез.

А - для чистового нарезания валов с полями допусков по толщине зубьев 69, h9, e9, f9 и полями допусков по центрирующим диаметрам: внутреннему е8 и наружному - по ГОСТ 113980;

В - для чистового нарезания валов с полями допусков по толщине зуба dlO и полями допусков по центрирующим диаметрам: внутреннему - е9 и наружному - по ГОСТ 113980;

С - для чернового нарезания валов.

Практически эта кривая заменяется дугами одной или нескольких

окружностей. Окружность определяется тремя или четырьмя точками. Одна из точек находится в начале координат, положение других определяется углами al, a2, аЗ. Углы для промежуточных точек корректируются для выбора оптимального положения и, нажав кнопу "Пересчитать", выполняется расчет новых координат и проверка по первому методу. Нажмите на кнопку "Принять" и система выполнит проверку по второму методу.

Абсолютная сумма отклонений от теоретической кривой профиля не должна превышать 2/3 допуска на ширину шлица. Если величина погрешности больше допустимой, то следует рассчитать профиль заново, задавшись другими углами, получить другие точки. Если в этом случае величина погрешности получается больше допустимой, то теоретический профиль следует заменять дугами двух окружностей. Необходимо заметить, что при высоте профиля больше 12% радиуса наружного диаметра валика, замена теоретической кривой дугой одной окружности дает слишком большие отклонения.

Второй метод проверки принят на Львовском Инструментальном заводе (ЛИЗ). Он является более точным и состоит в увеличении количества проверяемых точек профиля фрезы, рассчитываемых по оригинальной методике.

Система рассчитывает до восьми контрольных толщин профиля фрезы. На вершине, начальной прямой и фланке толщина рассчитывается автоматически. Дополнительно рассчитывается контрольная толщина шлица на высоте усика (типа А шлица) и на высоте точки сопряжения двух дуг. Остальные контрольные точки профиля рассчитываются дополнительно (по желанию) при соответствующем задании высоты от вершины или от начальной линии.

В окне "Профиль фрезы" выводятся размеры профиля с возможностью изменения параметров: ширины усика, глубины канавки и угла фланка.

Расчет профиля червячных фрез для звездочек.

Для расчета звездочки задаются следующие параметры: шаг, диаметр элемента зацепления цепи, класс точности фрезы, число зубьев звездочки и указывается наличие смешения центра дуг впадин.

Система автоматически полностью рассчитывает размеры профиля фрезы. В случае задания нестандартных начальных данных (не из ГОСТ 59169 ) требуется дополнительная проверка профиля в модуле КЗ.

Расчет червячных фрез для деталей с нестандартным профилем.

Острошлицевые валы.

Решение задачи разделено на два этапа: графическое определение профиля фрезы; аналитический расчет конструктивных размеров фрезы.

Для графического определения профиля используется модуль КЗ. Используя графическую систему Компас-график создается графический файл с профилем детали (расширение файла *.frg). После запуска модуля КЗ и

импорта графического файла вызывается соответствующая библиотека. В библиотеке заполняются необходимые параметры и запускается моделирование процесса. Время графической обкатки зависит от конфигурации компьютера и сложности профиля и может занять от 10 минут до 3 часов и больше. В любой момент модель можно остановить и результаты сохранить, профиль экспортировать в графический файл для Компас-график. Смотри пример проектирования нестандартной червячной фрезы.

Пример проектирования червячной фрезы для зубчатого колеса.

Начало проектирования

- Создайте на диске каталог C:Test для выполнения упражнений.

- Запустите САПРФРЕЗ.

Из главного меню выберите Проект/Червячные фрезы для.../Зубчатых колес

На запрос системы выберите каталог C:Test и наберите имя файла результатов. (Для данного примера - flleOOl ).

- Нажмите кнопку Сохранить.

Задание начальных данных Системой реализовано проектирование фрез для модулей от 1 до 20 мм с возможностью проектирования значением модуля не из стандартного ряда и профильным углом от 15° до 30°.

- В окне "Параметры зубчатого колеса" задайте следующие параметры:

1. Модуль зубчатого колеса - 3.38 мм.

2. Угол профиля исходного контура колеса - 22.5°.

3. Линия зубьев - Левая

4. Толщина зуба колеса - 6.65 мм.

5. Внешний диаметр колеса - 55.60 мм.

6. Диаметр делительной окружности - 45.710757 мм.

7. Диаметр окружности впадин - 40 мм.

- Нажмите кнопку Принять.

- В окне "Начальные данные фрезы" задайте следующие параметры:

1. Червячная фреза - чистовая .

2. Тип фрезы - 2.

3. Исполнение - нормальная длина .

4. Класс точности - А , с модификацией .

5. Величина припуска - 0.060 мм.

6. Число заходов фрезы - 1 .

7. Коэффициент радиального зазора - 0.25 .

- Нажмите кнопку Принять.

В окне "Модификация профиля под шевингование " задайте следующие параметры:

1. Модификация профиля : уменыыеный профильный угол, усики, фланки .

2. Новый угол профиля - 15°00.

3. Количество зубьев колеса, zl - 13 .

4. Угол наклона зубьев колеса, b 16°.

5. Делительный диаментр спряженого колеса, 62 - 85 мм.

6. Диаметр вершин спряженого колеса, D2 - 88 мм.

- Нажмите кнопку Принять.

Расчет профиля В окне "Профиль зубьев в нормальном сечении " выведены основные параметры профиля.

- Нажмите кнопку Принять.

- В окне "Расчет усиков фрезы " поменяйте значение угла усика 5 на 8. В

результате изменения угла величина плошадки усика будет меньше чем 0.5 мм

и система выберет второй тип усиков.

- Нажмите кнопку Принять.

- В окне "Расчет фланка фрезы " измените угол фланка 30° на 46°.

- Нажмите кнопку Принять.

- В окне "Углы зубьев " нажмите кнопку Принять.

Расчет конструкции В окне "Основные конструкторские размеры " задайте следующие параметры:

1. Внешний диаметр фрезы - 63 мм.

2. Диаметр посадочного отверстия - 22 .

- Нажмите кнопку Принять.

- В окне "Геометрия зубьев " задайте следующие параметры:

1. Величина затылования зуба - 3.5 .

2. Величина двойного затылования - 4.5.

3. Высота зуба фрезы - 14 .

- Нажмите кнопку Принять. Система выполнила проверочный расчет и в

случаи недостаточной величины опасного сечения предложила 3 варианта: угол

канавок принять 0°, уменьшить диаметр посадочного отверстия или поменять

параметры.

- Выберите угол канавок w = 0° .

- Нажмите кнопку Принять.

- В окне "Шпоночный паз " нажмите кнопку Принять.

- В окне "Конструктивные размеры " нажмите кнопку Конец расчетов.

На запрос номера фрезы задайте номер 00001 или текстовую кодировку фрезы.

- Нажмите кнопку Принять.

Получение документации

- Из главного меню выберите Документация/Создать документацию.

- На запрос системы выберите каталог C:Test и выберите файл результатов file_001.rzl.

Нажмите кнопку Открыть. Подождите , после создания документации система выдаст сообщение "Документация создана".

После создания документации в каталоге C:Test будет находится

текстовый файл shbll.txt (открывается любым текстовым редактором) и графический файл fk42.cdw; ознакомтесь с созданой документацией.

Например из главного меню САПРа ФРЕЗ выберите Документация/Текстовый редактор и откройте файл shbll.txt. Из главного меню САПРа ФРЕЗ выберите Проект/Выход и просмотрите созданные чертежи в среде КОМПАС-ГРАФИК (файл fk42.cdw).